本文關鍵詞：船體外板多點對壓成形回彈控制模擬研究

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【摘要】：近年來，船舶制造技術向數字化、自動化方向發(fā)展，但是在加工船體曲面外板時，仍然主要采用水火彎板法成形，生產效率低、勞動強度大，嚴重制約了造船業(yè)的快速發(fā)展。多點成形是一種新型的金屬板材柔性加工技術，應用在曲面船體外板成形中，不僅能夠提高船板的成形精度，還可以縮短生產周期，在船舶制造領域有廣闊的應用前景。 曲面船板多點成形是在室溫下的對壓成形，卸載后零件回彈大。而且不同材料、不同厚度、不同幾何形狀的曲面零件回彈各不相同，回彈對船體曲面外板的成形精度有很大的影響。充分利用多點模具可以快速調整的特點，根據卸載后的回彈量調整多點壓機上、下模具包絡面的形狀，可以有效地控制回彈。本文針對曲面船板多點成形，用有限元方法研究如何計算回彈補償量，從而減少、甚至消除回彈對曲面船板成形精度的影響。 首先在三維造型軟件中建立適用于任意船板形狀的多點上下基本體群模型，使用有限元方法模擬船板多點對壓成形和卸載回彈過程。并對比分析了使用固定曲率沖頭和擺動沖頭的多點對壓成形的成形效果，結果表明擺動沖頭能有效的消除船板表面壓痕缺陷，使船板表面受力更均勻。 對于單曲率曲面件，沿著曲率變化方向將表征曲面件形狀的曲線離散，離散點之間的弧為離散微元，根據應力、應變、板厚、彈性模量、目標曲率等參數，推導了回彈前后曲率關系的計算公式，將目標曲面離散微元的曲率作為回彈后曲率，根據此計算公式求出離散微元回彈前曲率。采用曲線插值法求出回彈前離散點的坐標值，使用非均勻有理B樣條法把離散點擬合成連續(xù)的曲線，利用此曲線生成多點模具成形包絡面，使用數值模擬方法驗證該方法的有效性。對于三維形狀的曲面件，使用點云來表征曲面件的形狀，將目標曲面作為成形包絡面，進行多點對壓、卸載回彈的數值模擬，得到表征成形后曲面的點云數據，結合連線修正法和法向修正法，提出一種多點包絡面修正法，利用此方法對目標曲面點云數據和成形后曲面點云數據進行計算，，得到多點成形包絡面的點云數據，即為多點對壓成形的成形包絡面，使用數值模擬方法驗證該方法的有效性。將多點包絡面修正法應用到回彈閉環(huán)修正中，根據拉格朗日插值原理，通過n次拉格朗日插值公式求出修正因子，修正因子與多點包絡面修正法中的補償距離相乘，求出多點對壓成形的成形包絡面，利用此包絡面進行多點對壓成形，使用數值模擬方法驗證了以上方法的有效性，為提高船板多點成形質量提供了理論依據。
【關鍵詞】：船體外板 多點對壓成形 數值模擬 回彈控制
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG306
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 船體曲面外板成形方法簡述12-15
• 1.2.1 船體曲面外板常用成形方法12-14
• 1.2.2 船體外板多點成形14-15
• 1.3 板材成形回彈研究現狀15-17
• 1.3.1 板材成形回彈數值模擬的發(fā)展15-16
• 1.3.2 板材成形控制回彈的方法16-17
• 1.3.3 多點對壓成形回彈研究現狀17
• 1.4 選題意義及研究內容17-20
• 第二章 多點對壓成形及回彈數值模擬研究20-38
• 2.1 引言20
• 2.2 船體外板多點對壓成形工藝特點20-21
• 2.3 多點對壓過程建模及結果分析21-30
• 2.3.1 擺動沖頭模型的建立21-24
• 2.3.2 多點對壓有限元模型的建立24-26
• 2.3.3 模擬結果的分析26-30
• 2.4 回彈模擬及分析30-33
• 2.4.1 回彈過程有限元模型的建立30-31
• 2.4.2 回彈的表現形式31-32
• 2.4.3 模擬結果的分析32-33
• 2.5 船板回彈的影響因素33-37
• 2.5.1 船板力學性能對回彈的影響33-35
• 2.5.2 船板厚度對回彈的影響35-36
• 2.5.3 成形半徑對回彈的影響36-37
• 2.6 本章小結37-38
• 第三章 單曲率曲面船板的回彈控制研究38-52
• 3.1 引言38
• 3.2 單曲率船體外板曲面回彈控制的研究38-48
• 3.2.1 板材彎曲基本假設38-40
• 3.2.2 彎矩—曲率建模40-43
• 3.2.3 離散點重構計算43-45
• 3.2.4 非均勻有理 B 樣條法擬合曲線原理45-46
• 3.2.5 基于曲率的回彈控制多點包絡面求解46-48
• 3.3 計算實例48-50
• 3.4 小結50-52
• 第四章 雙曲率曲面船板的回彈控制研究52-70
• 4.1 引言52
• 4.2 模面幾何修正方法52-57
• 4.2.1 幾何節(jié)點位移修正法52-53
• 4.2.2 模面修正變形函數法53-55
• 4.2.3 現有模面修正方法存在的問題55-57
• 4.3 多點包絡面幾何修正方向的研究57-63
• 4.3.1 幾何修正方向分析57-59
• 4.3.2 曲面節(jié)點的獲取和處理59
• 4.3.3 三種修正方法的研究59-62
• 4.3.4 多點包絡面修正法的研究62-63
• 4.4 計算實例63-68
• 4.5 小結68-70
• 第五章 多點包絡面修正法在回彈閉環(huán)修正中的應用70-82
• 5.1 引言70
• 5.2 多點閉環(huán)成形原理70-71
• 5.3 多點包絡面修正法在回彈閉環(huán)修正中的應用71-77
• 5.3.1 多點包絡面修正法在回彈閉環(huán)修正中的應用原理71-72
• 5.3.2 補償因子的確定72-77
• 5.4 計算實例77-79
• 5.5 小結79-82
• 第六章 結論82-84
• 參考文獻84-90
• 攻讀碩士期間取得的成果90-92
• 致謝92

【參考文獻】

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本文編號：791048